基于分段式光纤的大气污染物检测系统的制作方法

本发明属于生态环境领域，更具体的，涉及一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统。

背景技术：

1、随着工业化的不断发展，大量的有害气体例如二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮不断的排放到大气中，出于环境安全的考量，需要针对这些有害气体进行检测。在一些情境下，可通过无人飞行器作为检测载体，以光谱技术例如差分吸收光谱技术作为技术手段，从而对特定区域下各个有害气体的浓度进行检测。

2、然而，目前的无人飞行器难以做到平稳飞行，其自身的抖动所产生的噪声会给差分光谱技术造成较大的误差干扰。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述缺陷，进而提出一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统。

2、本发明公开了一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，包括：无人飞行器、差分吸收光谱仪器与cpu；差分吸收光谱仪器包括：光源、抽气装置、光纤、n个光电探测器、前置放大器与锁相放大器；

3、光纤为空心光纤，从而光源发出探测光射入空心光纤的首端；

4、光电探测器用于接收由光源经过光纤内部的折射光，并将折射光信号传输给前置放大器；

5、前置放大器用于将折射光信号转化为电信号，并同时对电信号进行放大；

6、锁相放大器通过积分的方式再次对电信号进行放大，并传输给cpu；

7、抽气装置与空心光纤连接，用于采集该待检测目的地的气体，并将其充分融合至空心光纤之中；

8、光纤以固定的曲率进行定型并分为n段，第1段的首端即为光纤的首端，第n段的尾端即为光纤的尾端，且第k段的尾端连接第k+1段的首端，其中，k＝1,2,…,n-1；第j个光电探测器分别与第j段光纤的尾端连接。

9、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

10、(1)相比对传统技术中通过气体室对大气进行成分检测，本发明创造性的利用空心光纤对气体室进行了替代，从而消除了无人飞行器在高空作业时，其自身抖动造成的误差。

11、(2)考虑到空心光纤外径内径差值过大导致光程的增量，本发明创造性的运用了固定曲率下光程也固定的思想，通过至少3个光电探测器，利用确定的光程差值并结合光纤尾端的光强差值从而准确的计算出待测有害气体的浓度。

技术特征：

1.一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，包括：无人飞行器、差分吸收光谱仪器与cpu；差分吸收光谱仪器包括：光源、抽气装置、光纤、n个光电探测器、前置放大器与锁相放大器；

2.根据权利要求1所述的一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，其特征在于，光纤的外径与内径之差大于等于10cm，且nj≥3，nj为第j段光纤的缠绕圈数，j＝1,2,…,n。

3.根据权利要求1所述的一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，其特征在于，光纤通过圆形缠绕的方式固定曲率，且n大于等于3。

4.根据权利要求3所述的一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，其特征在于，n＝3，且待测有害气体的浓度c通过下式求取：

5.根据权利要求3所述的一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，其特征在于，每段所述光纤的缠绕圈数相同。

6.根据权利要求3所述的一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，其特征在于，第1段光纤的缠绕圈数最大。

7.根据权利要求1所述的一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，其特征在于，所述光源为氘灯，所述氘灯的波长范围为200～250nm。

技术总结
一种基于分段式光纤的大气污染物检测系统，包括：无人飞行器、差分吸收光谱仪器与CPU；差分吸收光谱仪器包括：光源、抽气装置、光纤、n个光电探测器、前置放大器与锁相放大器；光纤为空心光纤，从而光源发出探测光射入空心光纤的首端；光电探测器用于接收由光源经过光纤内部的折射光，并将折射光信号传输给前置放大器；前置放大器用于将折射光信号转化为电信号，并同时对电信号进行放大；锁相放大器通过积分的方式再次对电信号进行放大，并传输给CPU；抽气装置与空心光纤连接，用于采集该待检测目的地的气体，并将其充分融合至空心光纤之中；光纤以固定的曲率进行定型。

技术研发人员：李慧鹏,赵秋月,夏思佳,李荔,刘倩,何文太
受保护的技术使用者：江苏省环境科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14